焦爐能耗分析與余熱利用技術

栗建永

摘 要：焦化行業作為高耗能，高污染的一個產業，其本身具有著很大的節能減排的潛力。以焦爐物料平衡和熱平衡計算為基礎，從而計算焦爐的熱效率，對于焦爐的能耗進行分析采用的是回收焦炭的干熄焦的技術，以及荒煤氣余熱利用技術和以焦爐廢氣余熱為熱源的煤調濕技術，以充分利用焦爐支出熱，達到節約能源、改善環境、提高經濟效益、降低煉焦耗熱量和提高焦爐生產能力的目的。

關鍵詞：焦爐；熱平衡；干熄焦；余熱利用

焦化廠是鋼鐵聯合企業以及煤化工企業當中一個主要的耗能工序，它是消耗一次能源和二次能源，同時又是為下游的行業生產了二次能源。其中焦化廠的二次能源的比例占鋼鐵行業當中的能源總量的百分之七十左右，所以焦化廠擔任著節能減排的重要使命，但是焦化廠又是一個高排放的企業，在其生產的過程當中會產生很多的廢渣，廢氣，廢水以及粉塵，這樣就嚴重的影響我國的生態環境。

1 焦爐物料平衡與熱平衡的計算

焦爐物料平衡和熱平衡的計算，按照結焦的時間計算，對于大型的焦爐采用的是高爐煤氣的加熱方法，其中含有百分之七的水分每公斤搗固的干煤相當于是煉焦耗熱量的2845kJ/kg；煤料的水分當大于百分之七的時候，每當其增加百分之一，就是相當于每公斤的干煤的耗熱量增加了67kJ/kg，如果是以1000kg 煤的標準進行計算，裝入煤爐的水分按照百分之十進行計算，包含百分之十這個時候的煉焦耗熱量就是為3046kJ/kg。

2 焦爐能耗分析

在目前，很多的焦化企業采用的方法都是比較傳統的濕法熄焦技術，這種技術就是對于即將出爐的紅焦用噴水的方式進行澆滅，這樣熄焦的方式不但不能夠使紅焦攜帶的熱能無法回收，并且還會造成水資源的浪費，而且在熄焦的過程當中還會產生大量的廢水，廢氣對于大氣的污染非常嚴重[1]。目前很多焦化廠的做法都是在喬管和集氣管噴灑循環氨水和荒煤氣直接接觸，然后靠循環氨水大量的氣化，這樣就會使得荒煤氣的溫度降到80～85攝氏度，當降溫后的荒煤氣在經過了初冷器冷卻到了25攝氏度的時候，氨水在經過了冷卻處理之后和除焦油就可以循環的進行使用。在這種的工藝當中，荒煤氣當中所包含的大量熱能在和氨水熱交換的過程當中被冷卻氨水帶走了。冷卻后的氨水在通過蒸發后進行排放，當在消耗了大量的氨水增加生產成本的同時，而荒煤氣的余熱不能夠回收而導致浪費，所以荒煤氣帶去的熱量的回收，對于焦化廠節能降耗的提高有著很重要的作用。

3 干熄焦技術

干法熄焦技術是利用了150攝氏度的惰性氣體在干熄槽當中和赤熱的焦炭進行換熱，從而就可以達到冷卻焦炭的目的。在吸收了焦炭熱氣的惰性氣體會將熱量傳遞給干熄焦鍋爐產生熱氣然后再次會被冷卻，被冷卻的惰性氣體然后會由循環風機鼓入干熄槽中再次進行循環使用。干熄焦鍋爐當中產生的中壓或者是高壓蒸汽在并入到內蒸汽管網當中，可以在此進行發電。

盡管目前中國的干熄焦裝置的建設已經是世界上最多的國家，干熄焦技術目前已經達到了世界上先進的水平，但是中國的干熄焦技術目前仍然還是存在了一些技術問題和缺陷，比如其耐火材料的損壞，使用的壽命比較短以及干熄焦裝置的整體能耗比較高等等缺陷。個別的設備的性能還是需要有待提高以及在使用過后的環保問題。如果中國想要干熄焦技術在國際上保持先進，就必須要針對干熄焦這項技術進行持續的改進以及完善，采用新的技術，新方法，新材料，新設備，這樣才能讓干熄焦技術永遠保持活力[2]。

4 荒煤氣余熱利用技術

回收荒煤氣帶出去的熱能，對于焦化廠的節能減排并且提高焦化廠的經濟效應起到重要的作用，一般情況下荒煤氣帶出去的熱能基本都被循環氨水以及初冷器帶走了，所以對于煤氣的初冷系統的余熱回收要加以重視。

4.1 循環氨水余熱的回收利用

循環氨水在噴灑荒煤氣之后，其本身的溫度就會上升到80～85攝氏度，這里面就包含了很多的余熱資源，這些余熱能量提出出來之后就可以用于發電，采暖，等等很多作用。

4.2 初冷器余熱的回收利用

目前很多焦化廠使用的都是二段式的煤氣間接初冷器，這種存在了很多的弊端，比如出去時候的溫度只能降到40攝氏度左右，并不能夠滿足新的煤氣使用標準。為了降低煤氣出口的溫度便于有效的利用余熱，可以采用的是橫管式的布置，這樣就可以很大程度上提高了其本身的傳熱效率以及冷卻水的出水溫度，并且還可以用于采暖，從而提高了余熱的利用率。

4.3 利用上升管熱管回收余熱

采用上升熱管用來回收荒煤氣的好處就是可以回收荒煤氣500攝氏度以上的余熱，熱管安裝在上升管道內部，整套裝置包括了熱管的換熱器，熱風引入設備，氨水噴淋器以及汽水分離罐等等，熱管的蒸發段安裝在上升管道之內，冷凝段安裝在廢熱鍋爐里面，它的位置需要高于蒸發的位置。

5 結束語

最后分別總結以上優點：干熄焦技術可以回收大概百分之八十的紅焦熱量，具有節約能源，提高焦炭的質量以及改善環境等優點；荒煤氣的余熱利用技術就是通過回收利用循環氨水以及初冷器循環水的熱量，這種技術對于提高焦化廠的經濟效益有著一定的幫助。

參考文獻：

[1]劉松清，吳小平.焦爐煙道氣余熱回收利用技術的研發與實踐應用[J].宜春學院學報，2013，35（12）：43-46.

[2]岳昔霞.焦爐煙氣余熱回收技術的應用研究[J].中國化工貿易，2015（14）.